一种具备应变和载荷测量功能的紧固件的制作方法

本申请属于应变和载荷测量结构设计技术领域，特别涉及一种具备应变和载荷测量功能的紧固件。

背景技术：

常规的紧固件只有连接固紧功能，而且测量紧固件所承受的载荷十分困难，主要是因为在紧固件上布置传感器很不方便，通常是在紧固件周围的结构上布置传感器，间接地测量紧固件上的受载状态。很多时候无法在紧固件的周围粘贴传感器，难以直接测量其应变和载荷，产生一定的测量误差。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种具备应变和载荷测量功能的紧固件。

本申请公开了一种具备应变和载荷测量功能的紧固件，包括：

圆柱状的紧固件本体，所述紧固件本体包括头部和螺纹部，在所述头部一端端面沿所述紧固件本体的轴线方向开设有圆柱形安装槽；

圆柱状的传感器本体部，所述传感器本体部的外壁面上开设有第一沟槽，所述传感器本体部同轴适配安装在所述紧固件本体的安装槽内；

应变丝，所述应变丝适配铺设在所述第一沟槽内，所述应变丝的两个接线端伸出所述第一沟槽，且位于所述传感器本体部的轴向一端外侧，用于与从所述安装槽外侧伸入到所述安装槽内的测量引线连接。

根据本申请的至少一个实施方式，所述第一沟槽包括依次连接的入口段、过渡段以及出口段，其中

所述过渡段在所述传感器本体部外壁面上呈花片形式排布；

所述应变丝的两个接线端分别通过所述入口段和出口段引入到所述传感器本体部的轴向端部。

根据本申请的至少一个实施方式，所述具备应变和载荷测量功能的紧固件还包括：

圆柱状的接线柱，所述接线柱同轴且固定设置所述传感器本体部的轴向一端，所述接线柱的外壁面上沿轴向开设有至少两条第二沟槽，其中，所述应变丝的两个接线端分别铺设在一个对应所述第二沟槽内；其中

所述测量引线用于与所述应变丝的两个接线端连接的端部呈圆筒状，其内径等于所述接线柱外径，同轴套设在所述接线柱上，且所述测量引线的内壁上设置有至少两个电触点，分别用于与位于所述第二沟槽内的所述应变丝的两个接线端进行电接触。

根据本申请的至少一个实施方式，在所述接线柱的外壁面上开设有定位槽，在所述测量引线的内壁上设置有与所述定位槽相适配的定位凸起。

根据本申请的至少一个实施方式，所述具备应变和载荷测量功能的紧固件还包括：

圆柱状的第一粘接部，所述第一粘接部同轴且固定设置所述传感器本体部的轴向一端，且所述接线柱固定设置所述第一粘接部的远离所述传感器本体部的轴向一端，所述第一粘接部的外表面上开设有至少两条第三沟槽，伸出所述第一沟槽的所述应变丝的两个接线端分别铺设在一个对应的所述第三沟槽内，并延伸至所述接线柱的第二沟槽处；

圆柱状的第二粘接部，所述第二粘接部同轴且固定设置所述传感器本体部的轴向另一端，所述第二粘接部的外径、所述第一粘接部的外径以及所述安装槽的内径相等，且均大于所述传感器本体部的外径。

根据本申请的至少一个实施方式，所述测量引线的外径等于所述第一粘接部的外径。

根据本申请的至少一个实施方式，所述传感器本体部、接线柱、第一粘接部以及第二粘接部为一体成型构件，且由绝缘材料制成。

根据本申请的至少一个实施方式，所述应变丝粘贴铺设在对应的所述第一沟槽、第二沟槽以及第三沟槽内。

根据本申请的至少一个实施方式，所述应变丝的外表面设置有绝缘防护层。

本申请至少存在以下有益技术效果：

本申请的具备应变和载荷测量功能的紧固件，弥补圆柱形紧固件表面无法粘贴应变片的缺陷，能够直接测量紧固件的应变和载荷。

附图说明

图1是本申请具备应变和载荷测量功能的紧固件的结构示意图；

图2是本申请具备应变和载荷测量功能的紧固件的剖视图；

图3是本申请具备应变和载荷测量功能的紧固件中测量传感器部分的结构示意图(测量引线为透视效果)；

图4是本申请具备应变和载荷测量功能的紧固件中测量引线的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1-图4对本申请的具备应变和载荷测量功能的紧固件做进一步详细说明。

本申请公开了一种具备应变和载荷测量功能的紧固件，可以包括紧固件本体6以及设置在紧固件本体6内部的圆柱形应变传感器。

如图1和图2所示，具体地，紧固件本体6呈圆柱状，其包括头部61和螺纹部62，头部61通常为外六边形，以方便工具拆装；进一步，在头部61一端端面沿紧固件本体6的轴线方向开设有圆柱形安装槽63。

进一步地，如图3和图4所示，圆柱形应变传感器可以包括传感器本体部1以及应变丝2。

传感器本体部1呈圆柱状，在其外壁面上开设有第一沟槽11；其中，传感器本体部1同轴适配安装在紧固件本体6的安装槽63内。

应变丝2可以采用目前已知的多种适合材料的应变丝；应变丝2适配铺设在第一沟槽11内，应变丝2的两个接线端伸出第一沟槽11，且位于传感器本体部1的轴向一端外侧，用于与从安装槽63外侧伸入到安装槽63内的测量引线3连接。

综上，本申请的具备应变和载荷测量功能的紧固件，通过设置在紧固件本体6安装槽63内的圆柱形应变传感器，可以直接感知紧固件上所承载的连接载荷，也可用来监测紧固件承受载荷状态的变化，从而能够直接测量紧固件的应变和载荷，弥补了圆柱形紧固件表面无法粘贴应变片的缺陷。

进一步地，在传感器本体部1外壁面上的第一沟槽11可以根据需要设置成多种适合的布局。

在本申请的一个实施例中，如图3所示，优选第一沟槽11可以包括依次连接的入口段、过渡段以及出口段，其中，过渡段在传感器本体部1外壁面上沿圆周方向布置后，向轴线方向弯折布置，再由轴线方向向圆周方向弯折布置，依次循环，形成连续弯折的s形排布；从而使得应变丝2呈单拉形式布置在第一沟槽11内，以测量拉应变；应变丝2的两个接线端分别通过入口段和出口段引入到传感器本体部1的轴向端部。

在本申请的另一个实施例中(未示出)，优选第一沟槽11可以包括依次连接的入口段、过渡段以及出口段，其中，过渡段在传感器本体部1外壁面上呈花片形式排布，以测量剪应变；应变丝2的两个接线端分别通过入口段和出口段引入到传感器本体部1的轴向端部。需要说明的是，花片形式排布方式在应变传感器领域属于比较成熟的布局方式，此处不再具体赘述。

进一步地，本申请的圆柱形应变传感器还可以包括接线柱4。

具体地，接线柱4呈圆柱状，同轴且固定设置传感器本体部1的轴向一端，接线柱4的外壁面上沿轴向开设有至少两条第二沟槽41，其中，应变丝2的两个接线端分别铺设在一个对应第二沟槽41内。

进一步地，在测量引线3用于与应变丝2的两个接线端连接的端部呈圆筒状，其内径等于接线柱4外径，同轴套设在接线柱4上，且测量引线3的内壁上设置有至少两个电触点，分别用于与位于第二沟槽41内的应变丝2的两个接线端进行电接触。

进一步地，本申请的具备应变和载荷测量功能的紧固件中，在接线柱4的外壁面上开设有定位槽42，在测量引线3的内壁上设置有与定位槽42相适配的定位凸起43，从而方便测量引线3的定位和安装。

进一步地，本申请的圆柱形应变传感器还可以包括第一粘接部51以及第二粘接部52。

如图3所示，第一粘接部51和第二粘接部52均呈圆柱状；第一粘接部51同轴且固定设置传感器本体部1的轴向一端，且接线柱4固定设置第一粘接部51的远离传感器本体部1的轴向一端，第一粘接部51的外表面上开设有至少两条第三沟槽511，伸出第一沟槽11的应变丝2的两个接线端分别铺设在一个对应的第三沟槽511内，并延伸至接线柱4的第二沟槽41处。

第二粘接部52同轴且固定设置传感器本体部1的轴向另一端，第二粘接部52的外径、第一粘接部51的外径以及安装槽63的内径相等，且均大于传感器本体部1的外径。另外，测量引线3的外径等于第一粘接部51的外径。

进一步地，优选上述传感器本体部1、接线柱4、第一粘接部51以及第二粘接部52为一体成型构件，且由绝缘材料制成。

进一步地，应变丝2可以通过多种适合的方式设置对应沟槽内，本实施例中，优选应变丝2粘贴铺设在对应的第一沟槽11、第二沟槽41以及第三沟槽511内。并且，应变丝2的外表面设置有绝缘防护层，用于绝缘和防止损伤。

进一步地，在本申请具备应变和载荷测量功能的紧固件的一个具体实例中，假设紧固件本体6安装槽63的直径为3.5毫米；则第一粘接部51以及第二粘接部52的直径取3.5毫米，圆柱高3毫米；用于感知的传感器本体部1的直径取2.5毫米，圆柱高4毫米；用于接线的接线柱4的直径取2毫米，圆柱高4毫米。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。